2018-2019版高中化學 專題3 微粒間作用力與物質性質 第三單元 共價鍵 原子晶體 第1課時學案 蘇教版選修3.docx

第三單元共價鍵原子晶體第1課時共價鍵的形成及其類型學習目標定位1.熟知共價鍵的概念與形成，知道共價鍵的特征。2.會從不同角度認識共價鍵的類型。3.會判斷物質類型與化學鍵類型的關系。一、共價鍵的形成與特征1共價鍵的形成(1)概念：原子間通過共用電子對所形成的相互作用，叫做共價鍵。(2)形成：以H2分子的形成為例當兩個氫原子相互接近時，它們原子軌道發(fā)生重疊，導致兩個氫原子的電子更多的處于兩個原子核之間，即電子在核間區(qū)域出現的概率增加。體系的能量降低，形成化學鍵。(3)鍵的形成條件：非金屬元素的原子之間形成共價鍵，大多數電負性之差小于1.7的金屬與非金屬原子之間形成共價鍵。2共價鍵的特征(1)飽和性按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋狀態(tài)相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的“飽和性”。用軌道表示式表示HF分子中共用電子對的形成如下：由以上分析可知，F原子與H原子間只能形成1個共價鍵，所形成的簡單化合物為HF。同理，O原子與2個H原子形成2個共用電子對，2個N原子間形成3個共用電子對。(2)方向性除s軌道是球形對稱的外，其他的原子軌道在空間都具有一定的分布特點。在形成共價鍵時，原子軌道重疊的越多，電子在核間出現的概率越大，所形成的共價鍵就越牢固，因此共價鍵將盡可能沿著電子出現概率最大的方向形成，所以共價鍵具有方向性。(1)當成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，自旋狀態(tài)相反的未成對電子形成共用電子對，兩原子核間的電子密度增大，體系的能量降低。(2)共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結合的數量關系。共價鍵的方向性決定了分子的空間結構。(3)并不是所有共價鍵都具有方向性，如兩個s電子形成共價鍵時就沒有方向性。例1下列不屬于共價鍵成鍵因素的是()A共用電子對在兩原子核之間高概率出現B共用的電子必須配對C成鍵后體系能量降低，趨于穩(wěn)定D兩原子體積大小要適中答案D解析兩原子形成共價鍵時，電子云發(fā)生重疊，即電子在兩核之間出現的概率更大；兩原子電子云重疊越多，鍵越牢固，體系的能量也越低；原子的體積大小與能否形成共價鍵無必然聯系。例2下列說法正確的是()A若把H2S分子寫成H3S分子，違背了共價鍵的飽和性BH3O的存在說明共價鍵不具有飽和性C所有共價鍵都有方向性D兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子僅存在于兩核之間答案A解析S原子有兩個未成對電子，根據共價鍵的飽和性，形成的氫化物為H2S，A項對；H2O能結合1個H形成H3O，不能說明共價鍵不具有飽和性，B項錯；H2分子中，H原子的s軌道成鍵時，因為s軌道為球形，所以H2分子中的HH鍵沒有方向性，C項錯；兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子只是在兩核之間出現的機會大，D項錯。二、共價鍵的類型1鍵與鍵按原子軌道重疊方式分類(1)鍵定義：形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采取“頭碰頭”的方式重疊，這種共價鍵叫鍵。類型：as-s鍵：兩個成鍵原子均提供s軌道形成的共價鍵。bs-p鍵：兩個成鍵原子分別提供s軌道和p軌道形成的共價鍵。cp-p鍵：兩個成鍵原子均提供p軌道形成的共價鍵。鍵的特征：a以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。b形成鍵的原子軌道重疊程度較大，故鍵有較強的穩(wěn)定性。存在：共價單鍵為鍵；共價雙鍵和共價叁鍵中存在一個鍵。(2)鍵定義：形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采取“肩并肩”的方式重疊，這種共價鍵叫鍵。特征：a每個鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核構成平面的兩側，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡面對稱。b形成鍵時原子軌道重疊程度比形成鍵時小，鍵沒有鍵牢固。存在：鍵通常存在于雙鍵和叁鍵中。2極性鍵和非極性鍵按共用電子對是否偏移分類類型形成元素共用電子對偏移原子電性非極性鍵同種元素兩原子電負性相同，共用電子對不偏移兩原子都不顯電性極性鍵不同種元素共用電子對偏向電負性較大的原子電負性較大的原子顯負電性，電負性較小的原子顯正電性3.配位鍵特殊共價鍵(1)概念：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成的共價鍵。(2)表示方法：配位鍵常用AB表示，其中A是提供孤電子對的原子，B是接受孤電子對或提供空軌道的原子。(3)配位鍵與共價鍵在形成過程上的主要不同是配位鍵的共用電子對是由某個原子提供的，共價鍵的共用電子對是成鍵原子雙方共同提供的。(1)鍵和鍵的比較兩個s軌道只能形成鍵，不能形成鍵。兩個原子形成共價鍵時，其原子軌道盡可能滿足最大重疊程度，故兩個原子形成共價鍵時先形成鍵，然后才能形成鍵。所以兩個原子間可以只形成鍵，但不能只形成鍵。鍵原子軌道重疊程度較大，電子在核間出現的概率大，強度較大，不容易斷裂；鍵原子軌道重疊程度較小，電子在核間出現的概率小，強度較小，容易斷裂。總之，鍵一般比鍵強度大，表現在化學性質的不同，通常含鍵的物質的化學性質更活潑，如乙烯比乙烷更活潑。(2)非極性鍵、極性鍵、配位鍵的區(qū)別與聯系類型非極性鍵極性鍵配位鍵本質相鄰原子間的共用電子對(電子云重疊)與原子核間的靜電作用成鍵條件(元素種類)同種非金屬元素不同非金屬或金屬元素與非金屬元素成鍵原子一方有孤電子對，另一方有空軌道例3下列有關鍵和鍵的判斷不正確的是()As-s鍵與s-p鍵的對稱性不同B分子中含有共價鍵，則至少含有一個鍵C已知乙炔的結構式為HCCH，則乙炔分子中存在2個鍵(CH)和3個鍵(CC)D乙烷分子中只存在鍵，即6個CH鍵和1個CC鍵都為鍵，不存在鍵答案C解析s-s 鍵無方向性，s-p 鍵軸對稱，A項正確；在含有共價鍵的分子中一定有鍵，可能有鍵，如HCl、N2等，B項正確；單鍵都為鍵，乙烷分子結構式為其6個CH鍵和1個CC鍵都為鍵，D項正確；共價叁鍵中有一個為鍵，另外兩個為鍵，故乙炔(HCCH)分子中有2個CH 鍵，CC鍵中有1個鍵、2個鍵，C項錯。方法規(guī)律鍵和鍵的判斷思路化學式結構式例4下列化合物中指定化學鍵為非極性鍵的是()ACH3CH3BCH3C6H4OCH3CHCNDCH3Cl答案A解析CH3CH3分子中，碳碳鍵為同種元素形成的共價鍵，屬于非極性鍵， A正確；CH3C6H4OCH3分子中CO鍵為極性鍵， B錯誤；HCN分子中HC鍵為不同元素形成，屬于極性共價鍵， C錯誤；CH3Cl分子中CCl鍵為不同元素形成的，屬于極性共價鍵， D錯誤。例5下列各種說法中錯誤的是()A配位鍵是一種特殊的共價鍵BNH4NO3、H2SO4都含有配位鍵C形成配位鍵的條件是一方有空軌道另一方有孤電子對D共價鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對電子答案D解析配位鍵是成鍵的兩個原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道而形成的共價鍵，可見成鍵雙方都不存在未成對電子，故A、C項正確，D項錯；NH4NO3、H2SO4中的NH、SO均含有配位鍵，故B項正確?；瘜W鍵的比較鍵型離子鍵共價鍵(含配位鍵)金屬鍵概念陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵原子間通過共用電子對形成的化學鍵自由電子和金屬陽離子之間強烈的相互作用成鍵方式通過得失電子達到穩(wěn)定結構通過形成共用電子對達到穩(wěn)定結構許多原子共用許多電子成鍵粒子陰、陽離子原子自由電子、金屬陽離子成鍵性質靜電作用靜電作用靜電作用形成條件活潑金屬元素與活潑非金屬元素化合時形成離子鍵同種或不同種非金屬元素化合時形成共價鍵(稀有氣體元素除外)固態(tài)金屬或合金成鍵特征無方向性和飽和性有方向性和飽和性無方向性和飽和性存在離子化合物絕大多數非金屬單質、共價化合物、某些離子化合物金屬單質、合金1下列關于共價鍵的特征的敘述錯誤的是()A共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數決定的B共價鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的C共價鍵的方向性決定了分子的空間構型D共價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關答案D解析一般地，原子的未成對電子一旦配對成鍵，就不再與其他原子的未成對電子配對成鍵了，故原子的未成對電子數目決定了該原子形成的共價鍵具有飽和性，這一飽和性也就決定了該原子成鍵時最多連接的原子數，故A項正確；形成共價鍵時，原子軌道重疊的程度越大越好，為了達到原子軌道的最大重疊程度，成鍵的方向與原子軌道的伸展方向就存在著必然的聯系，這種成鍵的方向性也就決定了所形成分子的空間構型，故B、C兩項正確，D項錯誤。2下列有關鍵和鍵的說法錯誤的是()A含有鍵的分子在反應時，鍵是化學反應的積極參與者B當原子形成分子時，首先形成鍵，可能形成鍵C有些原子在與其他原子形成分子時只能形成鍵，不能形成鍵D在分子中，化學鍵可能只有鍵而沒有鍵答案D解析由于鍵的鍵能小于鍵的鍵能，所以反應時易斷裂，A項正確；在形成分子時為了使其能量最低，必然首先形成鍵，根據形成原子的核外電子排布來判斷是否形成鍵，所以B項正確，D項錯誤；像H、Cl原子跟其他原子形成分子時只能形成鍵。3下列分子或離子中，能提供孤電子對與某些金屬離子形成配位鍵的是()H2ONH3FCNCOABCD答案D解析能與某些金屬離子形成配位鍵應為含有孤電子對的陰離子或分子，以上五種微粒的結構中都含有孤電子對。4(2017佛山期中)下列關于共價鍵的敘述中，不正確的是()A由不同元素原子形成的共價鍵一定是極性鍵B由同種元素的兩個原子形成的雙原子分子中的共價鍵一定是非極性鍵C化合物中不可能含有非極性鍵D當氧原子與氟原子形成共價鍵時，共用電子對偏向氟原子一方答案C解析不同元素的原子吸引電子的能力不同，形成極性鍵；同種元素的原子形成的雙原子分子中，兩原子吸引電子的能力相同，形成非極性鍵。某些化合物中，如Na2O2、H2O2中均含有非極性鍵。氟原子吸引電子的能力強于氧原子，二者成鍵時共用電子對偏向氟原子。5下列敘述錯誤的是()A離子鍵沒有方向性和飽和性，而共價鍵有方向性和飽和性B金屬鍵的實質是在整塊固態(tài)金屬中不停運動的“自由電子”與金屬陽離子相互作用，使得體系的能量大大降低C配位鍵在形成時，由成鍵雙方各提供一個電子形成共用電子對D三種不同的非金屬元素可以形成離子化合物答案C解析A項為離子鍵和共價鍵的特征，正確；C項，配位鍵在形成時，由成鍵原子的一方提供孤電子對，另一方提供空軌道，錯誤；NH4Cl是不含金屬元素的離子化合物且是由三種不同的非金屬元素組成的，D項正確。6回答下列問題(1)今有A、B兩種元素，A的1價陽離子與B的2價陰離子的電子層結構與氖相同。用電子式表示A與B兩種元素構成的兩種化合物分別為_和_。前者只有_鍵；后者既有_鍵，又有_鍵。元素B的氣態(tài)氫化物的電子式為_，該分子中的鍵屬于_(填“極性”或“非極性”)鍵，該氫化物與H形成的鍵屬于_。元素A的最高價氧化物的水化物的電子式為_，其中既有_鍵，又有_鍵。(2)某有機物的結構式如下所示：則分子中有_個鍵，_個鍵。答案(1)離子離子非極性(或共價)極性配位鍵離子極性(或共價)(2)73解析(1)由其離子的電子層結構判斷A為Na，B2為O2。(2)除共價單鍵全部為鍵外，雙鍵中有一個為鍵，另一個為鍵；叁鍵中有一個為鍵，另兩個為鍵，故該有機物分子中鍵總數為7，鍵總數為3。對點訓練題組一共價鍵的形成與判斷1某元素原子的最外層只有一個電子，它跟鹵素相結合時所形成的化學鍵是()A一定是共價鍵B一定是離子鍵C可能是共價鍵，也可能是離子鍵D以上說法均不正確答案C2已知X、Y、Z、W四種元素原子的電負性數值如下所示：元素XYZW電負性2.53.51.22.4你認為上述四種元素中，最容易形成共價鍵的是()AX與YBX與WCY與ZDY與W答案B解析當兩種元素原子的電負性相差很大時，形成的將是離子鍵；當兩種元素原子的電負性相差不大時，形成的將是共價鍵。3下列說法正確的是()A含有共價鍵的化合物一定是共價化合物B由共價鍵形成的分子一定是共價化合物C分子中只有共價鍵的化合物一定是共價化合物D只有非金屬原子間才能形成共價鍵答案C解析在離子化合物中也有共價鍵，如NaOH；由不同元素的原子形成的共價鍵分子是共價化合物，由相同元素的原子形成的共價鍵分子是單質，如H2、Cl2等；對于D項，也存在金屬元素的原子與非金屬元素的原子間形成共價鍵的化合物，如AlCl3等。題組二共價鍵的類別與特征4原子間形成分子時，決定各原子相互結合的數量關系的是()A共價鍵的方向性B共價鍵的飽和性C形成共價鍵原子的大小D共價鍵的穩(wěn)定性答案B5下列說法不正確的是()A鍵比鍵重疊程度大，形成的共價鍵強B兩個原子之間形成共價鍵時，只能形成一個鍵C氣體單質中，一定有鍵，可能有鍵DH2分子中不含鍵答案C解析A項，鍵頭碰頭重疊，鍵肩并肩重疊，鍵重疊程度大，形成的共價鍵強，正確；B項，兩個原子之間形成共價鍵，如氮氣中存在NN，最多有一個鍵，正確；C項，稀有氣體的單質中不存在化學鍵，則不含鍵、鍵，錯誤；D項，氫氣中只含一個鍵，正確。6下列物質中，既含有極性鍵，又含有非極性鍵的是()A苯(C6H6) BCO2CNa2O2DNH4Cl答案A解析A項，苯(C6H6)分子中含有碳氫極性鍵和碳碳非極性鍵，正確；B項，CO2分子中共價鍵為極性鍵，不存在非極性鍵，錯誤；C項，Na2O2中存在離子鍵和非極性鍵，不存在極性鍵，錯誤；D項，NH4Cl中存在離子鍵和極性鍵，不存在非極性鍵，錯誤。7下列不能形成配位鍵的組合是()AAg、NH3BH2O、HCCo3、CODAg、H答案D解析配位鍵的形成條件必須是一方能提供孤電子對，另一方能提供空軌道，A、B、C三項中，Ag、H、Co3能提供空軌道，NH3、H2O、CO能提供孤電子對，所以能形成配位鍵，而D項Ag與H都只能提供空軌道，而無法提供孤電子對，所以不能形成配位鍵。題組三鍵、鍵數目的判斷8有關CH2=CHCN分子的說法正確的是()A3個鍵，3個鍵B4個鍵，3個鍵C6個鍵，2個鍵D6個鍵，3個鍵答案D解析CH2=CHCN分子中，C=C鍵中含有1個鍵和1個鍵，CN鍵中含有1個鍵和2個鍵，CH、CC鍵均為鍵，則含有6個鍵，3個鍵，故選D。9COCl2分子的結構式為，COCl2分子內含有()A4個鍵B2個鍵、2個鍵C2個鍵、1個鍵D3個鍵、1個鍵答案D解析從COCl2分子的結構式可知，該分子中含有2個單鍵和1個雙鍵，則COCl2分子內含有3個鍵、1個鍵，故選D。題組四關于共價鍵的綜合考查10關于乙醇分子的說法正確的是()A分子中共含有8個極性鍵B分子中不含非極性鍵C分子中只含鍵D分子中含有1個鍵答案C解析乙醇分子的結構式為共含有8個共價鍵，其中CH、CO、HO鍵均為極性鍵，CC鍵為非極性鍵，因此乙醇分子中有7個極性鍵和1個非極性鍵。在乙醇分子中，共價鍵全為單鍵，即全為鍵，沒有鍵。11下列說法正確的是()A只有活潑金屬與活潑非金屬元素形成的化合物才含離子鍵B含有陽離子的物質一定含有離子鍵C金屬鍵是金屬陽離子和“自由電子”這兩種帶異性電荷的微粒間的強相互作用，其實質與離子鍵類似，也是一種電性作用D銨鹽中只存在離子鍵答案C解析在NH4Cl中，NH與Cl形成離子鍵，A錯誤；離子化合物及金屬中都存在陽離子，離子化合物中含有離子鍵，而金屬中不含離子鍵，B錯誤；金屬鍵與離子鍵的實質類似，都屬于電性作用，特征都是無方向性和飽和性，C正確；銨鹽中除存在離子鍵外，還存在極性共價鍵和配位鍵，D錯誤。12由短周期前10號元素組成的物質T和X，有如圖所示的轉化。X不穩(wěn)定，易分解。下列有關說法正確的是()AT轉化為X的過程中，斷裂和形成的共價鍵類型相同B等物質的量的T、X分子中含有鍵的數目均為NACX分子中含有的鍵個數是T分子中含有的鍵個數的2倍DT分子中只含有極性鍵，X分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵答案A解析由X、T的球棍模型和性質可知，X為HCHO，Y為H2CO3，對比二者結構的變化可知，斷裂和形成的共價鍵都是極性鍵(或鍵)，A項正確；等物質的量并不一定是1 mol，B項錯誤；X分子中含有的鍵個數為5，T分子中含有的鍵個數為3，C項錯誤；T、X分子中均只含有極性鍵，無非極性鍵，D項錯誤。綜合強化13現有以下物質：HFCl2H2ON2C2H4C2H6H2H2O2NH4Cl按要求回答下列問題(填序號)：(1)只含有極性鍵的是_；只含有非極性鍵的是_；既含有極性鍵，又含有非極性鍵的是_。(2)只含有鍵的是_；既含有鍵又含有鍵的是_。(3)含有由兩個原子的s軌道重疊形成的鍵的是_。(4)含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的鍵的是_。(5)其中既含有離子鍵又含有極性鍵和配位鍵的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)解析(1)中HF鍵、中HO鍵屬于極性共價鍵；中ClCl鍵、中NN鍵、中HH鍵屬于非極性鍵；中CH鍵屬于極性鍵，C=C鍵屬于非極性鍵，中CH鍵屬于極性鍵，CC鍵屬于非極性鍵，中HO鍵屬于極性鍵，OO鍵屬于非極性鍵。(4) 中ClCl鍵、中NN鍵、中C=C鍵、中CC鍵、中OO鍵都是由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的鍵。(5) 氯化銨中含有離子鍵、極性鍵和配位鍵。14回答下列問題：(1)1molCO2中含有的鍵數目為_。(2)已知CO和CN與N2結構相似，CO分子內鍵與鍵個數之比為_。HCN分子內鍵與鍵數目之比為_。(3)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是：N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1038.7kJmol1若該反應中有4molNH鍵斷裂，則形成的鍵有_mol。(4)CH4、NH3、H2O、HF分子中，共價鍵的極性由強到弱的順序是_。答案(1)2NA(或2mol)(2)1211(3)3(4)HF>H2O>NH3>CH4解析(1)CO2分子內含有碳氧雙鍵，雙鍵中一個是鍵，另一個是鍵，則1 mol CO2中含有的鍵為2NA。(2)N2的結構式為NN，推知：CO結構式為CO，含有1個鍵、2個鍵；CN結構式為CN，HCN分子結構式為HCN，HCN分子中鍵與鍵均為2個。(3)反應中有4 mol NH鍵斷裂，即有1 mol N2H4參加反應，生成1.5 mol N2，則形成的鍵有3 mol。(4)兩個成鍵原子的電負性差別越大，它們形成共價鍵的極性就大(或從非金屬性強弱上來判斷)。由于電負性：F>O>N>C，因此四種元素與H形成的共價鍵的極性：FH>OH>NH>CH。15現有四種短周期元素A、B、C、D。已知：C、D在同一周期，A、B在同一主族；它們可以組成化合物A2C、B2C2、DC2、D2A4等；B的陽離子與C的陰離子的核外電子排布相同；B2C2同A2C或DC2反應都生成氣體C2，B與A2C反應生成氣體A2，A2與氣體C2按體積比21混合后點燃發(fā)生爆炸，其產物是一種常溫下常見的無色無味的液體。請回答：(1)寫出元素符號：A_、B_、C_、D_。(2)在A2C、B2C2、DC2和D2A4中，同時含有離子鍵和共價鍵的化合物的電子式為_；化合物DC2的結構式_。(3)A2C分子中的共價鍵按原子軌道重疊方式，其共價鍵的類型是_。D2A4是平面形分子，其分子中含有_個鍵，_個鍵。答案(1)HNaOC(2)O=C=O(3)s-p鍵51解析由A2與氣體C2按體積比21混合后點燃能發(fā)生爆炸，其產物是一種常溫下常見的無色無味的液體，可知該液體是H2O，A是H元素，C是O元素；由B與A2C反應生成氣體A2知，B是Na元素；由B2C2同A2C或DC2反應都生成氣體C2知，D是碳元素。